Digitale optische Modenprogrammierung für räumliches Multiplexing von Quantenzuständen

Die Nutzbarmachung von Quantentechnologien der zweiten Generation erfordert effiziente optische Lösungen, um fragile Quantenzustände aufrechtzuerhalten. Für die Übertragung von Quantenzuständen bieten sich optische few-mode Fasern (FMFs) an. Programmierbare Optiken ermöglichen es dabei mehrere Quantenzustände parallel durch einen physischen Kanal zu übertragen. Herausfordernd ist hierbei das (De-)Multiplexing, das eine hohe Quanteneffizienz und Adaptivität erfordert. Als Quantenmultiplexverfahren wird Multiplane Light Conversion (MPLC) vorgeschlagen. MPLC wird in einer speziellen Konfiguration bestehend aus mehreren diffraktiven Optiken umgesetzt, die in Reihe platziert die gewünschte optische Transformation durchführen. Wir zeigen eine Realisierung mit einem programmierbaren optischen Element (SLM) und einem Spiegel, durch den mehrere SLM-Fenster nacheinander beleuchtet werden. Somit können die räumlichen Pfade der FMF unabhängig angesteuert und das komplexe Übertragungsverhalten der FMF korrigiert werden. Mit dem anvisierten System soll ein Campus-Netz bestehend aus örtlich verteilten Feldmessplätzen mit einem Terminal zur Quanteninterferenz ermöglicht werden.